pyörivä rengas (keskellä), suurin piirtein kompaktikiekon läpimitta, syklit jauhemaista magneettista materiaalia takana olevan voimakkaan magneetin raosta sisään ja ulos.

magneettijääkaapin käsite ei ole uusi, mutta tähän mennessä merkittävää kehitystä on haitannut erittäin voimakkaiden magneettikenttien tarve. Viime vuosina tutkijat kaksi erillistä yritystä ovat tehneet merkittäviä parannuksia magnetokalorisia materiaaleja käytetään ja sisällyttämällä ne työ prototyyppejä sopii jokapäiväiseen käyttöön, mukaan puhujat APS maaliskuussa kokouksessa Austin, Texas.

perinteiset jääkaapit toimivat puristamalla ja laajentamalla kaasua sen virratessa jäähdytysyksikön ympäri, mutta tämä prosessi ei ole erityisen tehokas. Jäähdytys on tällä hetkellä 25% asuin-ja 15% kaupallisesta sähkönkulutuksesta Yhdysvalloissa aiemmin se on käyttänyt myös ympäristölle haitallisia kaasuja.

sen sijaan magneettisten kylmälaitteiden hyötysuhde on pienessäkin mittakaavassa suuri, mikä mahdollistaa kannettavien, paristokäyttöisten tuotteiden kehittämisen. Aeronautics Corporationin Stephen Russek arvioi, että kun magneettijääkaapit ovat täysin kehittyneitä, ne voivat vähentää energiankulutusta noin 10 miljardilla dollarilla vuodessa ja vähentää merkittävästi hiilidioksidipäästöjä. Magneettisessa jäähdytyksessä ei myöskään käytetä otsonikerrosta heikentäviä tai ilmaston lämpenemistä aiheuttavia kaasuja.

mahdollistava tekniikka perustuu magnetokaloriseen vaikutukseen, joka havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1881: tehokas magnetokalorinen materiaali lämpenee magneettikenttään joutuessaan ja reversiibelisti jäähtyy takaisin, kun se poistetaan magneettikentästä.

ensimmäinen magneettijääkaappi osoitettiin vuonna 1933, ja monissa laboratorioissa magneettijäähdytystä on käytetty jäähdyttämään tuhannesosan tarkkuudella absoluuttisen nollapisteen yläpuolella. Ames Laboratory tuli mukaan vuonna 1991, mukaan vanhempi metallurgi Karl Gschneider, Jr., kun Aeronautics pyysi hänen ryhmänsä suunnitella halvempia magneettisia kylmäaineita nesteyttämiseen vedyn. He valmistivat materiaaleja, jotka olivat 10-30 prosenttia tehokkaampia kuin silloin käytössä olleet, ja tämän työn pohjalta Aeronautics esitteli prototyyppiyksikön marraskuussa 1996.

toinen läpimurto tapahtui vuonna 1997, kun Ames – laboratorion tutkijat havaitsivat, että gadolinium-pii-germaniumseosten jättimäinen magneetti-okalorinen vaikutus oli kaksi-10 kertaa suurempi kuin nykyisissä prototyyppisissä kylmäaineissa. Nämä seokset parantavat suurikokoisten magneettijääkaappien tehokkuutta, mutta avaavat myös oven uusille pienimuotoisille sovelluksille, kuten kodin ja autojen ilmastoinnille.

aluksi prosessissa käytettiin kuitenkin kalliimpaa erittäin puhdasta gadoliniumia ja tuloksena oli pieniä määriä alle 50 grammaa Gd-Si-Ge-seoksia. Gschneider ja hänen ryhmänsä kehittivät uuden prosessin, jolla metalliseoksesta saatiin kilomääriä halvalla kaupallista gadoliniumia käyttäen, saavuttaen lähes saman magnetokalorisen vaikutuksen kuin alkuperäinen löytö. Samaan aikaan, muut Ames Lab tutkijat ovat suunnitelleet kestomagneetti kokoonpano pystyy tuottamaan vahvempi magneettikenttä, tärkeä edistysaskel, koska lähtö ja tehokkuus laitteen on verrannollinen vahvuus magneettikentän.

Aeronautics Corporation on nyt esitellyt ensimmäisen huoneenlämpöisen, kestomagneettipohjaisen pyörivän magneettijääkaapin. Pyörivä rakenne koostuu gadoliniumia sisältävästä pyörästä ja vahvasta kestomagneetista. Pyörä kulkee Magneetissa olevan aukon läpi, jossa magneettikenttä on keskitetty, ja gadolinium kuumenee. Vielä pellolla kierretään vettä, joka vetää lämmön pois materiaalista ja hylkää lämmön kuuman lämmönvaihtimen kautta. Kun aine lähtee magneettikentästä, se jäähtyy entisestään. Kun materiaali on pois kentästä, materiaali jäähdyttää vesivirta, joka kiertää jääkaapin kylmän lämmönvaihtimen läpi ja poistaa lämpöä jäähdytettävästä kohteesta.

Aeronautics ei ole ainoa yhtiö, joka on sitoutunut magneettijäähdytyksen kehittämiseen. Japanilaisen Chubu Electricin tutkijat ovat yhteistyössä Toshiba Corporationin kanssa onnistuneet kehittämään myös pyörivän magneettijääkaapin, jossa on kestomagneetteja.

suunnittelukaavio on samanlainen kuin ilmailussa: jäähdytysteho kasvaa kertoimella 1,5 ja ajoteho laskee 1/3. Chubun laite on myös noin kahdeskymmenesosa suurempi kuin aiemmat prototyyppijääkaapit, joissa käytetään suprajohtavia magneetteja. Tällaisten jääkaappien mahdollisia kaupallisia käyttökohteita ovat ilmastointi, elintarvikkeiden säilöntä, ilmankuivaus ja juomien annostelu.

Russekin mukaan todennäköisesti varhaiset sovellukset ovat teollisia: elintarvikkeiden, kemikaalien, teollisuuskaasujen ja farmaseuttisen tuotannon prosessinesteiden jäähdytys sekä elektroniikan Kylmäkuljetus ja jäähdytys. ”Uskomme vakaasti, että tämä voisi olla hieno uusi globaali Bisnes”, hän sanoo.